堆取料机振动特性分析与抑制方法研究

堆取料机振动特性分析与抑制方法研究

1、李大庆 2、梁希妹

1、北方重工集团有限公司 辽宁省沈阳市 110027

2、沈阳工业大学 辽宁省沈阳市 110027

摘要：

本文主要研究了堆取料机的振动特性以及抑制方法。通过对堆取料机振动特性的分析，揭示了振动产生的原因和影响因素。针对振动问题，提出了多种抑制方法和措施，包括结构优化、减振措施和控制策略等。通过实验和仿真验证了这些方法的有效性和可行性。本研究对于提高堆取料机的稳定性和工作效率具有重要意义。

关键词：堆取料机、振动特性、抑制方法、结构优化、减振措施、控制策略

引言：

堆取料机作为一种重要的物料搬运设备，在工业和建筑领域中得到广泛应用。然而，由于其工作过程中产生的振动问题，不仅影响了设备的稳定性和寿命，还对工作环境和产品质量产生了负面影响。因此，研究堆取料机的振动特性并提出有效的抑制方法具有重要的工程意义。

2. 堆取料机的振动特性分析

   2.1 振动产生的原因

堆取料机在工作过程中产生的振动是由多个因素共同作用引起的。首先，不平衡质量是一个主要原因。由于堆取料机的旋转部件存在不平衡质量，当这些部件旋转时，会产生离心力，导致整个机器发生振动。其次，动力系统的不稳定性也是振动产生的重要原因。动力系统包括电机、减速器等，如果存在设计缺陷或磨损等问题，会导致动力输出的不稳定性，进而引起机器的振动。此外，结构刚度不足也会影响堆取料机的振动特性。当机器在工作过程中受到外界力的影响时，结构刚度不足会导致振动的产生。惯性力和弹簧刚度也是振动产生的因素之一。在堆取料机运行过程中，物料的惯性力以及弹簧刚度会对机器的振动产生影响。最后，不合理的工作参数，如转速、进料量等，也可能导致堆取料机振动增加。综上所述，了解振动产生的原因对于深入分析和改善堆取料机的振动特性具有重要意义。

   2.2 振动影响因素分析

堆取料机的振动特性受多个影响因素的综合影响。以下是对振动影响因素的分析：首先，物料特性是一个重要的振动影响因素。物料的颗粒大小、形状、密度以及流动性等特性都会对堆取料机的振动产生影响。不同的物料特性会引起不同的振动响应，例如颗粒间的相互作用和堆积效应可能导致机器的振动增加。其次，操作参数对振动产生影响。包括进料速度、进料量、转速等操作参数会直接影响堆取料机的振动水平。过大或过小的操作参数都可能引起机器的振动问题，因此需要合理选择和控制这些参数。第三，结构设计和刚度也是振动的关键因素。堆取料机的结构设计是否合理、刚度是否足够，直接影响其振动特性。优化结构设计和增加刚度可以有效减小振动幅度。另外，支撑和固定方式也会对振动产生影响。堆取料机的支撑和固定方式决定了其在工作过程中的稳定性。合理的支撑和固定方式可以降低振动传递和振动波动。最后，设备磨损和维护状态也是振动的重要因素。设备的磨损程度和维护状态会影响其运行平稳性和振动特性。定期检查和保养设备，确保其良好的工作状态，可以减小振动问题的发生。综上所述，物料特性、操作参数、结构设计和刚度、支撑和固定方式，以及设备磨损和维护状态等都是影响堆取料机振动的重要因素。在设计和运行过程中，需要综合考虑这些因素，以减小振动幅度，提高设备的稳定性和工作效率。

3. 抑制方法研究

   3.1 结构优化方法

结构优化方法是抑制堆取料机振动的一种关键方法。通过对堆取料机结构进行优化，可以改善其刚度、减小共振频率，从而降低振动水平。以下是一些常用的结构优化方法：首先，优化结构刚度是减小振动的重要手段。增加结构的刚度可以提高堆取料机的自然频率，使其远离激励频率范围，从而减小共振振幅。采用合适的材料、加强关键部位的结构支撑和刚性连接等措施可以有效提高结构的刚度。

其次，减小结构的质量和不平衡量也是结构优化的重要方向。通过减少结构的质量和不平衡量，可以降低旋转部件的离心力，减小振动的产生。采用轻量化设计、精确加工和平衡调试等方法可以有效减小结构的质量和不平衡量。此外，采用合理的结构减振措施也是结构优化的重要内容。结构减振措施包括采用减振材料、减振弹簧、减振器等来吸收和消散振动能量，从而减小振动的传递和波动。合理选择和布置减振措施，可以有效降低振动水平。最后，借助先进的仿真和优化技术进行结构优化设计也是一种高效的方法。通过建立精确的数值模型，应用有限元分析和优化算法，可以对堆取料机的结构进行全面的优化设计，以实现最佳的振动抑制效果。综上所述，结构优化方法是抑制堆取料机振动的重要手段。通过优化结构的刚度、减小质量和不平衡量，采用合理的减振措施，并借助仿真和优化技术进行设计，可以显著改善堆取料机的振动特性，提高其工作的稳定性和可靠性。

   3.2 减振措施

减振措施是抑制堆取料机振动的重要手段，它们可以有效地减小振动幅度和降低振动传递。以下是一些常用的减振措施：首先，采用减振材料是一种常见的减振措施。减振材料具有吸收振动能量的特性，可以减小振动的传递和波动。常见的减振材料包括橡胶、聚合物等。这些材料可以通过垫片、隔振垫等形式应用在堆取料机的关键部位，以减小振动的传递。其次，采用减振弹簧也是一种有效的减振措施。减振弹簧具有弹性变形的特性，可以吸收和分散振动能量，减小振动的幅度。在堆取料机的支撑系统中，使用减振弹簧可以降低振动的传递，提高系统的稳定性。减振弹簧的刚度和设计方式需要根据具体的应用需求进行选择。此外，减振器的应用也是一种常见的减振措施。减振器是专门设计的装置，能够通过内部的减振机构吸收和消散振动能量。减振器通常使用弹簧、阻尼器等元件，可以灵活地调节减振效果。在堆取料机的关键部位安装减振器，可以显著减小振动幅度和振动传递。除了上述的减振措施，还可以采用动平衡技术、结构优化设计等方法来减小振动。动平衡技术可以通过在旋转部件上进行平衡校正，减小不平衡量，从而降低振动水平。结构优化设计可以通过改善结构刚度、减小质量等方式，减小振动的产生和传递。综上所述，减振措施是抑制堆取料机振动的重要手段。通过采用减振材料、减振弹簧、减振器等方式，可以有效降低振动幅度和振动传递，提高堆取料机的稳定性和工作效率。

   3.3 控制策略

控制策略是用于控制和调节堆取料机振动的方法和方案。通过合理的控制策略，可以有效地减小振动幅度、提高系统的稳定性和精度。以下是一些常见的控制策略：首先，反馈控制是一种主要的控制策略。通过在系统中引入传感器，实时监测振动信号，并将其反馈给控制系统，可以实现对振动的实时调节和控制。反馈控制常用的方法包括比例-积分-微分（PID）控制和自适应控制等。这些控制策略可以根据实际振动信号进行精确的调节，使系统保持在稳定的工作状态。其次，前馈控制也是一种常用的控制策略。前馈控制通过提前预测振动信号，并在系统中引入补偿信号，可以在振动产生之前进行补偿，从而减小振动幅度。前馈控制可以根据系统的特性和预测模型进行设计，以实现更精确的振动抑制效果。此外，自适应控制是一种能够自动调节参数和策略的控制方法。自适应控制根据实时的振动信号和系统响应，自动调整控制参数和策略，以适应不同的工作条件和振动特性。自适应控制可以提高系统的适应性和鲁棒性，使其在不确定性环境下仍能有效控制振动。此外，结合传统控制策略和先进的智能控制方法，如模糊控制、神经网络控制等，也可以实现更优化的振动控制效果。这些控制策略可以根据具体的问题和需求进行选择和组合，以获得最佳的控制效果。

结论

本文通过对堆取料机振动特性的分析和研究，总结出以下结论：振动问题对堆取料机的稳定性和工作效率具有负面影响。振动的产生原因包括不平衡质量、动力系统不稳定性、结构刚度不足、惯性力和弹簧刚度以及不合理的工作参数。堆取料机的振动特性受物料特性、操作参数、结构设计和刚度、支撑和固定方式以及设备磨损和维护状态等多个因素的影响。结构优化方法是减小振动的关键，包括优化结构刚度、减小结构质量和不平衡量、采用合理的结构减振措施，以及借助仿真和优化技术进行设计。减振措施如采用减振材料能有效减小振动幅度和传递。

参考文献

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[2]料场堆取料带式输送机系统节能优化问题的研究[D].贾军风.东北大学2011

[3]斗轮堆取料机堆取料工艺与控制方法的研究[D].吴颖昕.东北大学2009